建筑光学第一章 建筑光学的基本知识

第二篇、建筑光学本篇的重点为：与建筑有关的光学基本知识；各种采光窗的采光特性、采光设计及计算方法；人工光源和灯具的光学特性；基本的照明设计和计算方法。第一章建筑光学的基本知识第一节、眼睛与视觉一、眼睛的构造瞳孔——虹膜中央的圆形孔，它可根据环境的明暗程度，自动调节其孔径，以控制进入眼球的光能数量。——照相机中光圈。水晶体——相当于相机上的透镜，能够自动聚焦。视网膜——胶卷，其上布满感光细胞（锥状、杆状细胞）第一节、眼睛与视觉一、眼睛的构造感光细胞锥状细胞——只在明亮环境下起作用，能区分物体细部及颜色；杆状细胞——只在黑暗环境下起作用，不能区分物体细部及颜色。第一节、眼睛与视觉视野范围（视场）双眼不动时：水平面180度；垂直面130度。（向上60度，向下70度）二、人眼的视觉活动特点第一节、眼睛与视觉明、暗视觉明视觉——在明亮环境中（通常指环境亮度大于几个以上的亮度水平）主要由视网膜的锥状细胞起作用的视觉。此时人对外界亮度变化的适应能力较强。暗视觉——在黑暗环境中（通常指环境亮度低于百分之几个以下的亮度水平）主要由视网膜的杆状细胞起作用的视觉。它只有明暗感觉，没有颜色感觉。颜色感觉——明视觉下可见光波长范围：380~780nm，颜色依次为：紫、蓝、青、绿、黄、橙、红二、人眼的视觉活动特点第一节、眼睛与视觉光谱光效率（光见度函数）——相对光谱光效率曲线不同波长的光的明亮程度不同。国际照明委员会(CommissionInternationaleDeL’E’clairage)简写为CIE光谱光效率（光见度函数）的定义：波长和波长的单色辐射，在特定光度条件下，获得相同视觉感觉时，该两个单色辐射通量之比。CIE光谱光视效率曲线的分析。二、人眼的视觉活动特点第二节、基本光度单位及应用一、光通量定义：光源在单位时间内发射出的以人眼感觉为基准的能量。计算公式：——辐射通量与光见度函数的乘积单位：光瓦、流明。1光瓦=683流明其中各项的物理意义：１）光通量２）波长为的单色辐射通量３）CIE光谱光视效率４）最大光谱光视效能，在明视觉的时候，该值为683lm/wllllldVKem)(0,FF第二节、基本光度单位及应用二、发光强度定义：表征光在空间中的分布状况的物理量。又称为光通量的空间密度。计算公式：单位：坎德拉简称“坎”cd1cd=1lm/1sr三、照度定义：被照面单位面积被照射的程度计算公式：单位：勒克斯简称“勒”lx1lx=1lm/1m2第二节、基本光度单位及应用四、发光强度与照度的关系距离平方反比定律——光线垂直于入射面（适用于点光源）距离平方反比定律——光线倾斜于入射面（照度普遍公式）第二节、基本光度单位及应用四、发光强度与照度的关系例７－３，pg134第二节、基本光度单位及应用五、亮度定义：发光体在视线方向上单位投影面积发出的发光强度。计算公式：单位：熙提sb1sb=10000cd/1m2朗伯fl1fl=10.76cd/1m2尼脱nt1nt=1cd/1m2常见物体的亮度值如下：白炽灯灯丝300~500sb荧光灯管表面0.8~0.9sb太阳20万sb无云蓝天0.2~2.0sb物理亮度与表观亮度第二节、基本光度单位及应用六、照度与亮度的关系由发光强度与照度的关系，可推导出立体角投影定律（适用于光源尺寸相对于它与被照点距离较大时）第二节、基本光度单位及应用举例：Pg137，例7-4在侧墙和屋顶上各有一个1m2的窗洞，它们与室内桌子的相对位置见右图。设通过窗洞看见的天空亮度为1sb，试分别求出各个窗洞在桌面上形成的照度。第三节、材料的光学性质一、能量守恒定律及有关物理量光反射比（反光系数）、光吸收比（吸收系数）和光透射比（透光系数）常见饰面材料的的光反射比和光透射比的值见Pg139之表7-2和表7-3二、定向反射和透射定向反射的定义：光线射到表面很光滑的不透明材料上，就出现定向反射现象。定向反射的特点：入射角等于反射角；入射光线、反射光线和反射表面的法线共面。aaa第三节、材料的光学性质利用定向反射原理，合理设置照明灯的位置，可避免受定向反射影响。定向透射的定义：光线射到透明材料上则产生定向透射现象。利用定向透射原理，将玻璃的一面作上各种花纹，使玻璃二侧表面互不平行，因而光线折射不同，达到模糊不清的程度。这样做，既看不清另一侧的景物，又不致分散人们的注意力。第三节、材料的光学性质三、扩散反射和透射均匀扩散材料：——将入射光线均匀地向四面八方反射或透射，从各个角度看，其亮度完全相同，看不见光源形象。均匀扩散反射（漫反射）材料有：氧化镁、石膏等。大部分建筑材料，如粉刷、砖墙等也可近似看成漫反射材料。均匀扩散透射（漫透射）材料有：乳白玻璃、半透明塑料等定向扩散材料：第四节、视度及其影响因素一、视度看物体的清楚程度称为视度。二、影响因素适度的亮度最低亮度，又称最低亮度阈，值为10-5asb亮度增加，视度增加；亮度再增加，视度反而降低。满意的照度范围：第四节、视度及其影响因素物体尺寸对比——对比即观看对象和其背景之间的亮度差异。差别越大，视度越高。第四节、视度及其影响因素视功能曲线可以看出：当观看对象在眼睛处形成的视角不变时，如对比下降，则必须增加照度，才能保持相同视度。即可用增加对比来补偿照度的不足。目标越小（视角越小），需要的照度越高。天然光（实线）比人工光（虚线）更有利于视度的提高。第四节、视度及其影响因素识别时间邦森—罗斯科定律：在一定条件下，亮度×时间=常数即：呈现时间越短，越需要有更高的亮度才能引起视感觉。避免眩光第四节、视度及其影响因素第五节、颜色颜色波长nm红640~750橙600~640黄550~600蓝480~550绿450~480紫400~450400500600700可见光谱第五节、颜色第五节、颜色第五节、颜色第五节、颜色第五节、颜色